EP0205383B1 - Circuit d'amélioration du contraste d'une image vidéo - Google Patents

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EP0205383B1
EP0205383B1 EP19860401230 EP86401230A EP0205383B1 EP 0205383 B1 EP0205383 B1 EP 0205383B1 EP 19860401230 EP19860401230 EP 19860401230 EP 86401230 A EP86401230 A EP 86401230A EP 0205383 B1 EP0205383 B1 EP 0205383B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
circuit
servocontrol
values
contrast
signal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP19860401230
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0205383A1 (fr
Inventor
Claude Gillet
Gérard Voisin
Jérôme Gouvy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0205383A1 publication Critical patent/EP0205383A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0205383B1 publication Critical patent/EP0205383B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/14—Picture signal circuitry for video frequency region
    • H04N5/20—Circuitry for controlling amplitude response
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/44—Receiver circuitry for the reception of television signals according to analogue transmission standards
    • H04N5/52—Automatic gain control

Definitions

  • the present invention relates to video signal processing circuits, placed in a television camera or monitor to modify the characteristics of the video signal, and it relates more precisely to circuits tending to modify the contrast of the image produced on the screen. an instructor.
  • Two contrast expansion circuits can be used simultaneously in the same device, the first being operational on the whole image, the second, on an image window for improve the visualization of a detail.
  • Such a solution is described by the applicant in European application EP-A-0 091 868.
  • the servo amplifiers are amplifiers whose gain is linear, and therefore have a response time independent of the amplitude of the excitation. This only depends on the bandwidth of the servo. It is therefore chosen once and for all when defining the circuit. Two different choices are used in existing equipment.
  • Slow servos are chosen in the case where the camera must observe fixed or slowly varying scenes, in order to eliminate the defects described in the preceding paragraph. Slow servos have the disadvantage of a temporary loss of information during a rapid change of the background, which is unacceptable if you are chasing.
  • the invention aims to overcome the aforementioned defects and the result sought by the invention is to provide contrast expansion slaves which adapt to the maximum of scenarios encountered, in particular in the military field.
  • the system produced must react slowly (approximately 3 to 5 seconds) for small variations in the content of the image (passage of light, slow clouds displacements of the line of sight, slow changes of illumination, intermittent flash) and must respond very quickly for large variations in the content of the image.
  • An object of the invention is a circuit for improving the contrast of a video image as claimed, which uses control circuits with variable response time controlled as a function of the variation of the average value of the video signal. input and control errors with respect to two setpoints.
  • Another object of the invention is a circuit for improving the contrast, of an image and of a detail of the video image, using circuits defined in the preceding paragraph.
  • a circuit alignment signal 4 which lowers this amplified signal by a potential reference difference V N.
  • the gain of G B the amplifier 2 is controlled by a servo circuit 3 which comprises a detector 8 of the maximum value Vmax of the video signal.
  • Vmax the maximum value of the video signal.
  • This value can be, depending on the case, measured either in the whole image, or in a part of the image that one wishes to favor. It is then compared in a first subtractor 12 to a reference voltage of the white level V CB .
  • the white servo error thus obtained E B (V B - V max) is amplified in a first integrating amplifier 18 which is, in the prior art linear, then applied to the gain control of stage 2
  • the maximum level of the video signal in the chosen area of the image is thus maintained at the level of V CB .
  • the black alignment value V N is supplied by a black servo circuit 5 which is controlled by a detector 6 of the minimum value V min of the video signal. As before, this minimum value of the signal is sought depending on the case, either in the whole image or in a part of the image.
  • This minimum is compared to the reference voltage of the black V CN in a second subtractor 10 and then the difference which constitutes the black servo error E N in a second integrating amplifier 16, initially linear, is amplified and the error obtained is video signal processing in the black alignment stage 4.
  • the circuit which is described above corresponds to the point of minimum luminance black, and to the point of maximum luminance white, and thus automatically adapts to the minimum and maximum luminances of each image.
  • a window generator 14 supplies a window signal SF which is applied to the detectors 6 and 8 so that the processing is dependent solely on the characteristics of the video signal in the relevant area of the image.
  • These means include an average detector 20 whose output is applied to the input of an analog shift register 21 and a third subtractor (22) receiving the output of register 21 which provides the difference Vm n - Vm n - 1 between the average values of two successive frames.
  • This difference is applied to a programmed memory 24 which corresponds to each difference value a pair of control values of the response times a N a B. For small difference values, a pair of control values is matched for long response times. If this difference exceeds a predetermined value, a couple of control values are made to correspond so that the system responds more quickly. For example, for a maximum servo error, these control values can be chosen so that the circuit reacts, either in 0.2 or 0.3 seconds, or in several seconds.
  • a window generator is also used here to control the detectors during the chosen area of the image.
  • the output of each of the two subtractors 10 and 12 is applied to the programmed memory 24 so that the pairs of values chosen as a function of the variation in the average of the image are modulated based on these errors.
  • the memory therefore contains two series of pairs of response time values.
  • FIG. 2 representing the transfer characteristic between the input and the output of a non-linear amplifier, for example that of the black servo.
  • V CN -V min the difference V CN -V min
  • a N of the increment to be added to the black alignment command the difference V CN -V min
  • the straight line segment with a slight slope a N0 passing through zero corresponds to the slow speed for a difference below a determined threshold value S
  • the segment a N1 corresponds to a fast speed for a difference above the threshold S.
  • This curve has N0
  • a N1 is relative to the case where the average value V m of the input signal is less than a determined value V.
  • the curve a ' N0 , a' N1 is for values of the input signal greater than V.
  • the control for white alignment is similar.
  • the embodiment proposed in Figure 3 uses analog technology for the direct chain (2,4) and detectors (6,8,20), and digital for the rest of the servo.
  • the average detector 20 can be produced by an operational amplifier mounted as an integrator and operating only on reception of the window signal SF. It integrates the signal only during the scanning of the lines, and this during an entire frame.
  • the mean values Vm, maximum Vmax and minimum Vmin are each stored in a respective analog memory 26.1, 26.2, 26.3 such as a sampler-blocker.
  • the output of each of these memories is connected to the input of an analog-digital converter 28.1, 28.2, 28.3.
  • the microprocessor 30 also receives the output from the converters. It calculates the two command values of the direct chain. The sequencing of this calculation and the operation of the circuit is described in the following paragraphs.
  • the program it is planned to wait for the start of the frame suppression in order to synchronize with the frame frequency, and to make the inputs and outputs of the voltages only during the frame suppression.
  • the inputs are the DC voltages corresponding to the maximum, the minimum, and the average value detected during the order frame T which has just passed.
  • the program controls the analog-digital converter and stores the converted parameters in its internal memory.
  • the microprocessor follows a decision logic program shown in FIG. 4, and then calculates the difference Dn between the average value Vm n measured on the past frame and that Vm n-1 measured on the previous frame.
  • the function f N which gives the black alignment value A n is defined as follows.
  • control values G B and V N are stored in the internal memory of the microprocessor 30 until the end of the frame during which they are calculated. During the following frame suppression they exit the microprocessor, and are put in analog form in digital-analog converters 32.1 and 32.2. They are then memorized in memories of the sampler-blocker type 34.1 and 34.2 which keep them during the entire following frame at the terminals of the direct chain commands, that is to say of the amplification circuit 2 and of the circuit of black alignment 4.
  • the invention also provides for replacing or supplementing the decision process described above with another.
  • the latter consists in deducing gain and black alignment commands, the range of contrasts to which the expansion applies. It then suffices to test whether the instantaneous average value Vm n + 1 of the input video signal V E is included in the range Z of contrast relative to the previous second and of average value Vm n and symbolized by the range of contrast Z, (see figures 5 to 8). If this is not the case Fig. 8, this means that the response time, which is too long, is no longer suitable for the instantaneous image symbolized by the average value Vm n + 1 , the control systems must then be fast.
  • FIG. 5 represents the range of colors of the input signal V E , and its average value Vm n without the processing according to the invention when there is only white or gray (range Z) in the image.
  • FIG. 6 represents the output signal V S on the ordinate after processing according to the invention. After the contrast expansion, the output signal V S extends from black to white.
  • FIG. 7 represents the signal to be processed one second later (n + 1). A large area of black is added to the grays and whites. The figure shows that the input signal V E already extends from black to white. The mean value Vm n + 1 has dropped considerably and is outside the characteristic range Z of the input signal V E a second earlier. According to the criterion set out above, the servo speed must be increased. It can also be seen, in FIG. 8, while keeping the same servo speed that only the clear zones would be displayed, the other zones, marked P, being black because being below the level of black.
  • the implementation of this solution implements comparison means 32 between the average value Vm n with the torque formed by the minimum value of the input signal Vmin En-1 and the maximum value of the input signal Vmax In-1 .
  • a second programmed memory 26 receives the output of these comparison means, and delivers pairs of control values from amplifiers 16 and 18. If the average value is between the minimum and maximum values of the input signal, the control values are weak: (a N01 , a N , b N1 ) (a B01 , a B1 , b B1 ), this to control the slow servos.
  • the memory delivers strong control values (a ' N0 , a' N1 , b ' N1 , a' B0 a ' B1 , b' B1 ), this corresponding to rather fast enslavements.
  • the invention can be applied to certain civil cameras, in certain use cases, for example, during rapid alternations of light and shadow zones.
  • three circuits according to the invention can be used simultaneously in the same contrast enhancement circuit.
  • the first, 40 improves the contrast over the entire image
  • the second, 42, and the third 46 over a well-defined area of the image, the latter being controlled by a window signal SF and by control values A NF , G BF more important than those A NI , G BI applied to the image contrast circuit.
  • the outputs of the first and second circuits are connected to the input of an adder 48 whose output is applied to the first terminal of a switch 44.
  • the signal from this adder benefits from a strong contrast between the minimum values B and maximum C of the window and less contrast for the signal values not included in the window, that is to say between A and B, and C and D.
  • the second terminal of the switch receives the output of the third circuit 46 delivering a signal whose contrast is based entirely on the minimum B and maximum C values of the window.
  • the operator can thus choose, via the switch 44, the contrast mode he wishes.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Television Receiver Circuits (AREA)
  • Picture Signal Circuits (AREA)

Description

  • La présente invention concerne les circuits de traitement de signal vidéo, placés dans une caméra ou un moniteur de télévision pour modifier les caractéristiques du signal vidéo, et elle concerne plus précisément les circuits tendant à modifier le contraste de l'image produite sur l'écran d'un moniteur.
  • Parmi les circuits connus, on trouve des circuits dits "d'expansion" automatique de contraste" qui recherchent le niveau le plus bas et le niveau le plus haut du signal vidéo sur toute la durée d'une trame. Ils étirent en hauteur le signal de manière que le niveau le plus bas se retrouve à un potentiel correspondant à l'affichage d'un point de luminance minimale ("noir") sur l'écran, tandis que le niveau le plus haut du signal se retrouve à un autre potentiel correspondant à l'affichage d'un point de luminance maximale ("blanc"). Ces deux potentiels extrèmes sont d'ailleurs éventuellement réglables manuellement. Les amplitudes intermédiaires de signal correspondent à toute l'échelle des gris entre le "noir" et le "blanc".
  • L'existence de ce type de circuits de traitement montre qu'il existe un besoin important d'améliorer la lisibilité d'une image reproduite sur un écran de visualisation.
  • Ce besoin se fait particulièrement sentir dans le domaine militaire, lorsqu'une caméra de télévision (noir et blanc) est incorporée à un système de conduite de tir pour permettre l'observation d'un paysage, la recherche d'une cible, et le pointage d'une arme sur cette cible. Par exemple, si la cible est un char, éventuellement camouflé, se déplaçant sur un fond de paysage sombre, on aura du mal à le repérer correctement et surtout à reconnaître s'il s'agit d'un char ami ou ennemi.
  • Deux circuits d'expansion de contraste peuvent être utilisés simultanément dans un même dispositif, le premier étant opérationnel sur toute l'image, le second, sur une fenêtre de l'image pour améliorer la visualisation d'un détail. Une telle solution est décrite par la demanderesse dans la demande européennes EP-A-0 091 868.
  • Une expansion de contraste sur un signal vidéo nécessite deux circuits d'asservissements : un d'asservissement du niveau de noir, et un d'asservissement du niveau de blanc. Sur les équipements existants ces asservissements sont réalisés entièrement en analogique.
  • Les amplificateurs d'asservissements sont des amplificateurs dont le gain est linéaire , et ont donc un temps de réponse indépendant de l'amplitude de l'excitation. Celui- ci ne dépend que de la bande passante de l'asservissement. Il est donc choisi une fois pour toutes à la définition du circuit. Deux choix différents sont utilisés dans les équipements existants.
  • Dans le cas des asservissements rapides, la priorité est donnée à la vitesse de réponse des asservissements. Mais ce choix pose un problème lors de changements fréquents du contenu de l'image, car une variation continuelle des niveaux de noir et de blanc gêne considérablement l'opérateur. Elle peut être provoquée par la poursuite d'un avion sur ciel partiellement nuageux ou un point lumineux intermittent (gyrophare d'avion, réflexions du soleil sur une aile d'avion).
  • Les asservissements lents sont choisis dans le cas où la caméra doit observer des scènes fixes ou variant lentement, afin d'éliminer les défauts décrits dans le paragraphge précédent les asservissements lents ont pour inconvénient une perte provisoire d'information lors d'un changement rapide du fond de l'image, ce qui est inadmissible si l'on fait une poursuite.
  • En conclusion, ces deux choix ne sont satisfaisants que sur des images dont les évolutions des niveaux de noir et de blanc sont, soit lentes soit rapides.
  • L'invention a pour but de pallier les défauts précités et le résultat visé par l'invention est de réaliser des asservissements d'expansion de contraste qui s'adaptent au maximum de cas de figure rencontrés, notamment dans le domaine militaire. Le système réalisé doit réagir lentement (environ 3 à 5 secondes) pour de faibles variations du contenu de l'image (passage de nuages légers, lents déplacements de la ligne de visée, lents changements d'éclairement, flash intermittents) et doit répondre très rapidement pour les grandes variations du contenu de l'image.
  • Un objet de l'invention est un circuit d'amélioration du contraste d'une image vidéo tel que revendiqué, qui utilise des circuits d'asservissements à temps de réponse variable commandé en fonction de la variation de la valeur moyenne du signal vidéo d'entrée et des erreurs d'asservissement vis-à-vis de deux valeurs de consigne.
  • Un autre objet de l'invention est un circuit d'amélioration du contraste, d'une image et d'un détail de l'image vidéo, utilisant des circuits définis dans le paragraphe précédent.
  • Les particularités et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, et illustrée des différentes figures qui représentent :-
    • Figure 1, le diagramme général d'un circuit d'amélioration de contraste selon l'invention;
    • Figure 2, un graphique de la réponse d'un circuit d'asservissement utilisé dans un circuit conforme à l'invention;
    • Figure 3, le schéma d'une réalisation du circuit d'amélioration de contraste selon l'invention;
    • Figure 4, un ordinogramme illustrant le calcul de gain d'asservissement effectué dans un circuit conformément à l'invention;
    • Figure 5 à 8, des schémas et des graphiques explicatifs d'un deuxième mode de calcul d'asservissement conformément à l'invention, et à des instants différents (t₁ pour les figures 5 à 6, t₂ pour les figures 7 à 8);
    • Figure 9, un diagramme partiel d'un circuit d'amélioration de contraste selon une variante de l'invention.
    • Figure 10, le diagramme d'une utilisation de trois circuits d'amélioration de contraste selon l'invention.
  • En référence à la figure 1, les principaux éléments d'un circuit d'expansion de contraste selon l'art antérieur sont les suivants : un circuit d'amplification 2 à gain variable GB reçoit le signal vidéo d'entrée VE et délivre un signal amplifié V₁ = VE × GB. Un circuit d'alignement au noir 4 qui abaisse ce signal amplifié d'une différence potentielle de référence VN.
  • Le gain de GB l'amplificateur 2 est commandé par un circuit d'asservissement 3 qui comporte un détecteur 8 de la valeur maximale Vmax du signal vidéo. Cette valeur peut être, suivant les cas, mesurée soit dans toute l'image, soit dans une partie de l'image que l'on veut privilégier. Elle est ensuite comparée dans un premier soustracteur 12 à une tension de référence du niveau des blancs VCB. L'erreur d'asservissement au blanc ainsi obtenue EB = (VB - V max) est amplifiée dans un premier amplificateur intégrateur 18 qui est, dans l'art antérieur linéaire, puis appliquée à la commande de gain de l'étage 2. Le niveau maximal du signal vidéo dans la zone choisie de l'image est ainsi maintenu au niveau de VCB.
  • La valeur d'alignement au noir VN est fourni par un circuit d'asservissement du noir 5 qui est commandé par un détecteur 6 de la valeur minimale Vmin du signal vidéo. Comme précédemment cette valeur minimale du signal est cherchée selon les cas, soit dans toute l'image, soit dans une partie de l'image.
  • On compare ce minimum à la tension de référence du noir VCN dans un deuxième soustracteur 10 puis on amplifie la différence qui constitue l'erreur d'asservissement au noir EN dans un deuxième amplificateur intégrateur 16, initialement linéaire et l'erreur obtenue est soutraite au signal vidéo dans l'étage d'alignement au noir 4.
  • Le circuit qui est décrit ci-dessus fait correspondre au point de luminance minimale le noir, et au point de luminance maximale le blanc, et s'adapte ainsi automatiquement aux luminances minimale et maximale de chaque image.
  • Un générateur de fenêtre 14 fournit un signal de fenêtre SF qui est appliqué aux détecteurs 6 et 8 pour que le traitement soit fonction uniquement des caractéristiques du signal vidéo dans la zone concernée de l'image.
  • On a prévu selon l'invention de remplacer les amplificateurs linéaires d'asservissement par des amplificateurs à temps de réponse variable commandés en fonction de la vitesse de l'évolution de l'image et en fonction des erreurs d'assservissement au blanc EB et au noir EB. A cet effet, on utilise des moyens qui reçoivent le signal vidéo d'entrée VE, évaluent la valeur moyenne Vm de ce signal pendant une trame, et choisissent en fonction de cette valeur moyenne et des erreurs d'asservissement le temps de réponse des amplificateurs d'asservissement 16 et 18.
  • Ces moyens comprennent un détecteur de moyenne 20 dont la sortie est appliquée à l'entrée d'un registre analogique à décalage 21 et un troisième soustracteur (22) recevant la sortie du registre 21 qui fournit la différence Vmn - Vmn - 1 entre les valeurs moyennes de deux trames successives. Cette différence est appliquée à une mémoire programmée 24 qui fait correspondre à chaque valeur de différence un couple de valeurs de commande des temps de réponse aN aB. Pour des faibles valeurs de différence, on fait correspondre un couple de valeurs de commande pour des longs temps de réponse. Si cette différence dépasse une valeur prédéterminée on fait correspondre un couple de valeurs de commande pour que le système réponde plus rapidement. A titre d'exemple, pour une erreur d'asservissement maximale on peut choisir ces valeurs de commande pour que le circuit réagisse, soit en 0,2 ou 0,3 secondes, soit en plusieurs secondes. On utilise ici également un générateur de fenêtre pour commander les détecteurs pendant la zone choisie de l'image.
  • De plus, les temps de réponse des amplificateurs 16 et 18 étant fonction des erreurs d'asservissement, la sortie de chacun des deux soustracteurs 10 et l2 est appliquée à la mémoire programmée 24 pour que les couples de valeurs choisies en fonction de la variation de la moyenne de l'image soient modulés en fonction de ces erreurs. La mémoire contient donc deux séries de couples de valeurs de temps de réponse.
  • Ces deux séries sont visualisées sur la figure 2 représentant la caractéristique de transfert entre l'entrée et la sortie d'un amplificateur non linéaire, par exemple celui de l'asservissement au noir. En abscisse on a figuré la différence VCN-Vmin, et en ordonnée la valeur AN de l'incrément à ajouter à la commande d'alignement au noir. Le segment de droite de faible pente aN0 passant par zéro, correspond à la vitesse lente pour une différence inférieure à une valeur de seuil S déterminée, le segment aN1 correspond à une vitesse rapide pour une différence supérieure au seuil S. Cette courbe aN0, aN1 est relative au cas où la valeur moyenne Vm du signal d'entrée est inférieure à une valeur V déterminée. La courbe a'N0, a'N1 l'est pour des valeurs du signal d'entrée supérieure à V. L'asservissement pour l'alignement au blanc est similaire.
  • La réalisation proposée à la figure 3 utilise la technologie analogique pour la chaîne directe (2,4) et les détecteurs (6,8,20), et numérique pour le reste des asservissement. Le détecteur de moyenne 20 peut être réalisé par un amplificateur opérationnel monté en intégrateur et ne fonctionnant que sur réception du signal de fenêtre SF. Il n'intègre le signal que pendant le balayage des lignes, et ceci pendant toute une trame. Les valeurs moyennes Vm, maximale Vmax et minimale Vmin sont mémorisées chacune dans une mémoire analogique respective 26.1, 26.2, 26.3 telle qu'un échantillonneur-bloqueur. La sortie de chacune de ces mémoires est connectée à l'entrée d'un convertisseur analogique-numérique 28.1, 28.2, 28.3. Le microprocesseur 30 reçoit en outre la sortie des convertisseurs. Il calcule les deux valeurs de commande de la chaîne directe. Le séquencement de ce calcul et du fonctionnement du circuit est décrit dans les paragraphes suivants.
  • Dans le programme il est prévu d'attendre le début de la suppression de trame afin de se synchroniser sur la fréquence trame, et de n'effectuer les entrées et sorties des tensions que pendant la suppression de trame. Les entrées sont les tensions continues correspondant au maximum, au minimum, et à la valeur moyenne détectée durant la trame d'ordre T qui vient de s'écouler. Pendant la suppression de trame le programme commande le convertisseur analogique-numérique et stocke dans sa mémoire interne les pa-ramètres convertis. Pendant la trame suivante d'ordre T+1, le microprocesseur suit un programme de logique de décision représentée figure 4, et calcule alors la différence Dn entre la valeur moyenne Vmn mesurée sur la trame écoulée et celle Vmn-1mesurée sur la trame précédente. Cette différence apparaît en effet comme un bon critère de choix, car elle caractérise l'évolution de la valeur moyenne en amplitude et en vitesse. Elle est ensuite comparée à la valeur de seuil V. Tant que la différence est inférieure en valeur absolue au seuil, le programme choisit les asservissements lents caractérisés pour le couple aN0, aN1 des pentes de la courbe d'asservissement lent au noir. Lorsque la différence dépasse le seuil le programme décide d'utiliser les asservissements rapides, caractérisés pour les couples a'N0, a'N1 pendant un nombre N de trames, N étant choisi légèrement supérieur au temps de réponse maximal des asservissements rapides.
  • Pour l'asservissement au blanc, on procède de façon identique.
  • La fonction fN qui donne la valeur d'alignement au noir Anest définie de la manière suivante.
    Figure imgb0001
  • De même, la fonction fB qui permet d'obtenir le gain d'asservissement au blanc GB est définie de la manière suivante:
    Figure imgb0002
  • Les valeurs ANn et GBn appliquées aux deux étages 2 et 4 de la chaîne directe sont définies comme suit:
    ANn = ANn-1 + fN(ENn) ou ANn-1+ f'N(ENn)
    GBn = GBn-1 + fB (EBn) ou GBn-1+ f'B(EBn).
  • Ces valeurs de commande GB et VN sont mémorisées dans la mémoire interne du microprocesseur 30 jusqu'à la fin de la trame pendant laquelle elles sont calculées. Pendant la suppression de trame qui suit elles sortent du microprocesseur, et sont mises sous la forme analogique dans des convertisseurs numériques-analogiques 32.1 et 32.2. Elles sont ensuite mémorisées dans des mémoires du type échantillonneur-bloqueur 34.1 et 34.2 qui les maintiennent pendant toute la trame suivante aux bornes des commandes de la chaîne directe, c'est-à-dire du circuit d'amplification 2 et du circuit d'alignement au noir 4.
  • L'invention prévoit également de remplacer ou de compléter le procédé de décision décrit précédemment par un autre. Ce dernier consiste à déduire des commandes de gain, et d'alignement au noir, la gamme de contrastes sur laquelle s'applique l'expansion. Il suffit alors de tester si la valeur moyenne Vmn+1 instantanée du signal vidéo d'entrée VE est comprise dans la gamme Z de contraste relative à la seconde précédente et de valeur moyenne Vmn et symbolisée par la plage de contraste Z, (voir figures 5 à 8). Si ce n'est pas le cas Fig.8, cela signifie que le temps de réponse, trop long, n'est plus adapté à l'image instantanée symbolisée par la valeur moyenne Vmn+1, les asservissements doivent alors être rapides.
  • La figure 5 représente la gamme de teintes du signal d'entrée VE, et sa valeur moyenne Vmn sans le traitement conforme à l'invention lorsqu'il n'y a que du blanc ou du gris (plage Z) dans l'image. La figure 6 représente le signal de sortie VS en ordonnée après un traitement selon l'invention. Après l'expansion de contraste, le signal de sortie VS s'étend du noir au blanc.
  • La figure 7 représente le signal à traiter une seconde plus tard (n+1). Une importante zone de noir s'ajoute aux gris et aux blancs. La figure montre que le signal d'entrée VE s'étend déjà du noir au blanc. La valeur moyenne Vmn+1 a considérablement baissée et se trouve en dehors de la plage Z caractéristique du signal d'entrée VE une seconde plus tôt. Selon le critère énoncé ci-dessus, la vitesse d'asservissement doit être augmentée. On constate de plus, figure 8, en gardant la même vitesse d'asservissement que seules les zones claires seraient visualisées, les autres zones, repérées P, étant noires car se trouvant au-dessous du niveau du noir.
  • La réalisation de cette solution, représentée par la figure 10 met en oeuvre des moyens de comparaison 32 entre la valeur moyenne Vmn avec le couple formé par la valeur minimale signal d'entrée Vmin En-1 et la valeur maximale du signal d'entrée VmaxEn-1. Une deuxième mémoire programmée 26 reçoit la sortie de ces moyens de comparaison, et délivre des couples de valeur de commande des amplificateurs 16 et 18. Si la valeur moyenne se trouve entre les valeurs minimale et maximale du signal d'entrée, les valeurs de commande sont faibles:
    (aN01,aN,bN1)(aB01,aB1,bB1),
    ceci pour commander les asservissements lents. Si la valeur moyenne Vmn est en dehors du couple de valeur du signal d'entrée, la mémoire délivre des valeurs de commande fortes
    (a'N0,a'N1,b'N1,a'B0a'B1,b'B1),
    ceci correspondant à des asservissements plutôt rapides.
  • On peut également envisagé de cumuler ce critère de choix avec le critère décrit dans la réalisation principale, les asservissements lents étant choisis si l'une ou l'autre des deux conditions sont réunies.
  • L'invention peut être appliquée à certaines caméras civiles, dans certains cas d'utilisation, par exemple, lors d'alternances rapides de zones d'ombres et de lumières.
  • Comme représenté à la figure 10, trois circuits conformes à l'invention peuvent être utilisés simultanément dans un même circuit d'amélioration de contraste. Le premier, 40, améliore le contraste sur toute l'image, le second, 42, et le troisième 46 sur une zone bien déterminée de l'image, ces derniers étant commandés par un signal de fenêtre SF et par des valeurs de commande ANF, GBF plus importantes que celles ANI, GBI appliquées au circuit de contraste image.
  • Les sorties du premier et du deuxième circuits sont connectées à l'entrée d'un sommateur 48 dont la sortie est appliquée à la première borne d'un interrupteur 44. Le signal issu de ce sommateur bénéficie d'un fort contraste entre les valeurs minimale B et maximale C de la fenêtre et d'un moindre contraste pour les valeurs de signal non comprises dans la fenêtre, c'est-à-dire entre A et B, et C et D. La deuxième borne de l'interrupteur reçoit la sortie du troisième circuit 46 délivrant un signal dont le contraste est basé entièrement sur les valeurs minimale B et maximale C de la fenêtre.
  • L'opérateur peut ainsi choisi par l'intermédiaire de l'interrupteur 44 le mode de contraste qu'il désire.
  • D'autres combinaisons de tels circuits de contraste sont envisageables selon les différentes utilisations possibles de l'observation d'une image visualisée.

Claims (7)

  1. Circuit d'amélioration du contraste d'un signal vidéo d'entrée (VE) comportant un étage d'amplification à gain variable (2) pour aligner sur le blanc les points les plus clairs dudit signal, suivi d'un circuit d'alignement sur le noir (4) des points les plus sombres dudit signal et délivrant un signal vidéo de sortie (VS), un premier circuit d'asservissement (3) recevant le signal de sortie et comportant un détecteur des maximums (8), suivi d'un premier soustracteur (12), délivrant une erreur d'asservissement sur les blancs (EB) par rapport à une référence (VCB) pour commander le gain (GB) dudit étage d'amplification (2) à l'aide d'un premier amplificateur (18), un deuxième circuit d'asservissement (5) recevant le signal de sortie et comportant un détecteur des minimums (6) suivi d'un deuxième soustracteur (10) délivrant une erreur d'asservissement sur les noirs (EN) par rapport à une référence (VCN) pour commander le niveau d'alignement au noir (AN) dudit circuit d'alignement (4) à l'aide d'un deuxième amplificateur (16), le circuit d'amélioration de contraste étant caractérisé en ce que lesdits deux amplificateurs (16-18) ont des temps de réponse variables et en ce qu'il comporte des moyens (20,21,22) pour évaluer la valeur moyenne du signal vidéo d'entrée (Vm) et commander les temps de réponse des amplificateurs d'asservissement après comparaison de ladite valeur moyenne avec au moins un seuil (V) de consigne prédéterminé, de façon à ce que la vitesse de réponse des asservissements varie en fonction de l'évolution de la valeur moyenne et des erreurs d'asservissement.
  2. Circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour évaluer la valeur moyenne (Vm) et commander les gains sont constituer d'un détecteur de moyenne (20) recevant le signal d'entrée (VE), d'un soustracteur (22) recevant la sortie du détecteur de valeur moyenne (20) d'une part directement, et d'autre part par l'intermédiaire d'un registre à décalage (21) et calculant la différence des valeurs moyennes de trame successives et d'une mémoire programmée (24) recevant ladite différence de valeurs moyennes et les erreurs d'asservissement et délivrant en fonction de ladite valeur de seuil prédéterminée (V) et des erreurs d'asservissement un couple de valeur de commande de gain destinées à commander les gains des amplificateurs (16,18).
  3. Circuit selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les temps de réponse respectifs des amplificateurs d'asservissement (16, 18) sont longs en dessous de ladite valeur de seuil déterminée et courts au-dessus de ladite valeur de seuil.
  4. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédente dont la chaîne directe (2,4) et les détecteurs (6,8 et 20) sont des circuits analogiques, caractérisé en ce que les amplificateurs (16-18), les soustracteurs (10,12,22) et la mémoire programmée (24) sont réalisés sous la forme d'un microprocesseur (30), une première série d'échantillonneurs-bloqueurs (26.1, 26.2, 26.3) recevant les trois valeurs détectées (Vm, Vmin et Vmax), une deuxième série d'échantillonneur-bloqueurs (34.1 et 34.2) recevant du microprocesseur les valeurs de commande numérisées de gain (GB) de l'étage à gain variable (2) et (AN) du circuit d'alignement au noir (4), les entrées et sorties de ces données et valeurs dans le microprocesseur s'effectuant pendant les retours de trame du signal vidéo d'entrée.
  5. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un circuit générateur de fenêtre (14) délivrant un signal de fenêtre (SF) pour commander lesdits détecteurs (6,8 et 20).
  6. Circuit selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de comparaison (32) de ladite valeur moyenne (Vm) avec les valeurs minimale (VE min) et maximale (VE max) du signal d'entrée (VE), et en ce qu'il comprend une deuxième mémoire programmée (26) remplaçant la première qui délivre des valeurs de commande d'asservissement fortes quand ladite valeur moyenne est comprise entre lesdites valeurs du signal d'entrée (VEmax et VE min) et des valeurs faibles lorsque la valeur moyenne est en dehors des deux valeurs de sortie.
  7. Circuit d'amélioration de contraste d'un détail d'une image vidéo comportant un premier circuit d'expansion de contraste du signal vidéo sur toute l'image (40), un deuxième et un troisième circuits d'expansion de contraste sur une partie seulement de l'image (42), les sorties des premier et deuxième circuit étant sommées par un sommateur (48), un interrupteur (44) permettant de choisir soit la sortie dudit sommateur, soit la sortie du troisième circuit de contraste (46).
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